CA2087518C - Systeme de martelage pour chaudiere a tube - Google Patents

Systeme de martelage pour chaudiere a tube

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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G7/00Cleaning by vibration or pressure waves

Abstract

Un dispositif de martelage de tiges comprenant un arbre horizontal, une série de marteaux montés sur l'arbre pour rotation verticale et des moyens de déplacer le marteau autour de l'axe de l'arbre moins de un demi-tour de 180.degree. par rapport à la face de la tige, relâchant le marteau pour retomber en sens inverse par gravité. Le marteau comprend une surface de frappe et un support rectiligne sur lequel un galet est installé parallèlement à la surface de frappe et dont les moyens de déplacement comprennent une came fixée à l'arbre et engagent le galet de façon excentrique de façon à ce que la came relâche le galet à un endroit situé entre 100 et 130 degrés sur le demi-tour. Le galet est rotatif. La surface de frappe du marteau définit une came telle que un point culminant soit vis-à-vis l'axe de martelage dans une gamme de positions du marteau variant entre -2.degree. et +8.degree.

Description

MÉMOIRE DESCRIPTIF
~ CHAMP DE L'lNv~N~l~lON
La présente invention concerne un dispositif de nettoyage des tubes d'un échangeur de chaleur disposé dans un canal de passage des gaz chauds tel que notamment une chaudière de récupération un économiseur, un surchauffeur, etc.
On sait que certains échangeurs de chaleur ont leurs surfaces de chauffe constituées par un ensemble de tubes disposés en serpentins, pendus en rangées parallèles dans les carreaux de passages des fumées chaudes.
Comme ces ~umées sont plus ou moins chargées de poussières, de matières dlverses, celles-ci se deposent sur l'extérieur de ces tubes disposés en serpentins. Afin de maintenir de bons échanges calorifiques, il est nécessaire de nettoyer périodiquement ces tubes.
- ART ANTÉRIEUR
Parmi les techniques imaginées pour nettoyer des tubes disposés en serpentins, il est d'usage courant d'utiliser le martelage de ces tubes pour les nettoyer. Grâce aux vibrations qu'engendre ce martelage, les poussières et autres particules collées aux tubes tombent. De nombreuses méthodes ont été envisagées pour marteler les tubes disposés en serpentins.
Les brevets suivants entre autres ont révélé certaines méthodes intéressantes:
58/9519, du Japon, Ueda, Juin 1983, décrit un marteau en rotation rattaché à un arbre rotatif qui tourne en sens horaire: la vitesse de martelage est modifiée par la vitesse de rotation de l'arbre.
US 4,892,139 LaHaye, Jan. 1990, utilise une charge électrostatique pour effectuer le nettoyage des tubes.
' 1 ~.

US 4,825,940 Barroyer, Mai 1989 illustre un filament résilient localisé à l'intérieur des tubes et rendu vibrant sous l'injection - de gaz comprimés.
US 4,741,292 Novak, may 1988, utilise un actuateur de type electromagnetique agissant directement sur les tiges d'impact En général les méthodes courantes utilisent un dispositif percutant une tige de martelage qui transmet l'impact aux tubes de l'échangeur.
Pour produire cet impact, certains ont utilisé, avec plus ou 10 moins de succès, des marteaux pneumatiques, des électro-aimants ou des marteaux à rotule montés sur un arbre moteur. L'utilisation de marteaux à rotule, bien que très fréquente, souffre de plusieurs défauts intrinsèques à la disposition des éléments en jeu. Le défaut le plus important est que ce type de marteau ne percute pas 15 les tiges de martelage avec un mouvement longitudinal. De plus, ce type de marteau tend à tordre les tiges de martelage de façon telle qu'il faille les changer fréquemment. D'autre part, l'impact s'effectue à un moment inopportun du cycle, ce qui entraîne une usure prématurée des roulements et des tiges des rotules. Par surcroît, l'assemblage de ces marteaux à rotule rend extrêmement difficile leur entretien.
Finalement, l'utilisation des marteaux à rotule ne permet pas d~ajuster finement la force de l'impact sur les tiges de martelage.
En effet, avec ce système, la seule manière d~y parvenir est de faire varier les masses des marteaux. L~ajustement par les masses n~est ni précis, ni pratique.
OBJECTIF
L~objectif de la présente invention est de fournir un dispositif de martelage pour des tiges sujettes à transmettre de l'énergie de vibration et d'impact comprenant un arbre horizontal, une série de marteaux montés sur l'arbre pour rotation verticale et des moyens qui déplacent chaque marteau autour de l'axe de l'arbre moins de un demi-tour par rapport à la face de la tige, les moyens en question 5 relâchant le marteau pour retomber en sens inverse par gravité.
Les moyens de déplacement des marteaux peuvent comprendre une -came agissant sur un galet disposé sur le marteau, la came fixée à
.. _ . . . ., , ~ .. ~, l'arbre et engageant le galet de façon excentrique de façon à ce r ~ que la came relâche le galet à un endroit donné sur le demi-tour.
Le galet peut être rotatif. Le dispositif de martelage de tiges pourrait tourner un demi-tour de 180 mais s'arrêterait préférablement à un endroit localisé à 100 à 130 degrés sur le demi-tour.
La surface de frappe du marteau définirait une came telle que un 15 point c~ n~nt soit vis-à-vis l'axe de martelage dans une gamme de positions du marteau variant entre -2 et l8.
R~ALISATION
Le système proposé règle plusieurs des inconvénients des autres dispositifs. Un des avantages les plus importants est que l'impact du marteau se fait toujours dans l'axe de la tige de martelage. De plus, grâce à la forme calculée du marteau, ce dernier parvient - toujours à percuter la tige de martelage à plat dans son axe. Ceci permet un transfert quasi parfait de l'énergie cinétique en énergie mécanique et évite la détérioration de ces tiges.
2~Le système proposé permet aussi de déterminer la force de l'impact du marteau sur les tiges de martelage. Cette variation dans la force est obtenue en ajustant l'excentricité de l'ensemble coussinet-arbre-moteur. Il faut comprendre que le marteau peut pivoter librement autour d~un coussinet excentrique dans un plan , "''' perpendiculaire â ce même coussinet excentrique.
Le marteau est entraîné vers le haut par une came fixée à
l'arbre-moteur. Cette came pousse sur un galet fixé au marteau. Le marteau pivote et monte en décrivant un arc de cercle au fur et à
mesure que la came pousse sur le galet. C'est l'excentricité de l'ensemble coussinet-arbre-moteur qui permet au marteau de dégager le galet de la came. Une fois dégagé, le marteau retombe grâce à la force gravitationnelle et va percuter la tige de martelage.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins illustrés où
FIG.1 est une perspective de deux marteaux suspendus et en mouvement.
- FIG.2 est une vue de l~arrière d~un marteau du système de martelage.
FIG.3 est une vue de face du marteau de la FIG.2 selon la ligne
3-3 de la FIG.2.
FIG.4 est une vue partiellement en coupe selon la ligne 4-4 de la FIG.2.
FIG.5 est une vue en coupe selon la llgne 5-5 de la FIG.2.
FIG.6 est une vue de face telle que la FIG.3 illustrant deux positions dont l'une en pointillé.
FIG.7 est une représentation graphique de quatre position de mouvement.
FIG.8 est une représentation graphique d~une variation de position de frappe.
FIG.9 est une vue de face d~un marteau en alternative.
Relativement aux dessins on voit à la droite de la FIG.1 un marteau 10 pourvue d~une masse 12 et d~un support 14 attaché à un collet 16 monté libre sur un excentrique 18. A la gauche de la _t ~~ ~

:
FIG.1 un second marteau 20 est pourvu d'une masse 22, d'un support 24 fixé à un collet 26 monté libre sur un excentrique 28.
Les excentriques 18 et 28 sont rattachés a une structure portante 30 par des liens 32 et 34 et sont en même temps unis par un arbre 36 qui les traverse de facon excentrique. Un galet 38 est installé
sur le support 14 de meme qu'un autre galet identique 40 sur le support 24 et par une vis 42. Le galet 38 possède une enveloppe rotative 44. L'arbre 36 tourne normalement sans arrêt en direction horaire. Une came allongée 46 est fixée par des vis 48 à l'arbre 36 et couvre plus que la distance entre l'arbre 36 et le galet 38 du marteau 10 de façon à ce que l'arbre tournant de façon horaire la came allongée engage au moins l'enveloppe extérieure 44 du galet 38 en vue de la déplacer de façon horaire. Le collet 16 est monté
coulissant et aidé par une entrée de lubrifiant 50 sur l'excentrique 18 Le marteau 10 est positionné dans le même plan que la tige de martelage 52 tout comme le marteau 20 vis-à-vis la tige 54.
La face 56..FIG.3..de la masse 12 vient en contact avec le centre 58 de la face de la tige 52 au moment de l'impact. Une particule de masse située sur la face 56 du marteau 10 trace un cercle dont le rayon commence au centre de l'excentrique; une particule située au centre de la face 58 subit un déplacement linéaire au fur et à
mesure que la tige 52 se déplace vers la droite sous l~effet de l'expansion thermique..FIG.8..de la tige 52 et des tubes 62. Une courbe peut être tracée à même les points tels que 56 sur la face de la masse 12, courbe qui donne une tangente parallèle à la face 58 de la tige et cette courbe peut s~appliquer sur une distance allant d'un angle de -2 par rapport à la verticale jusqu'a 10 environ soit un déplacement de la tige 52 de 1 pouce environ vers la droite pour une distance de balancier de marteau de environ 10 pouces. Le haut 60 de la masse 12 près du support 14 ne vient pas en contact avec la tige 52 du moment que l'excentrique 18 est localisé de façon à ce que la masse 12 suspendue verticalement ne : 5 fasse que commencer à offrir sa face 56 du marteau sur la face 58 de la tige 52: à ce moment le haut 60 de la face du marteau peut prendre la même forme 62..FIG.9.. qu'à partir de l'emplacement 56, la raison étant pour permettre un plus grand poids à la masse 12 grâce, a la zone excédentaire 64.
Un dispositif tel qu'un marteau 10 ayant une masse 12 de forme calculée lui permettant de percuter une tige de martelage 52 qui n'est pas toujours positionnée au même endroit à condition que l'impact de ce marteau soit fait dans l'axe de la tige de martelage 52. Le marteau 10 est soutenu par un coussinet 18 qui est 15 excentrique par rapport à l'axe moteur qu'est l'arbre 16. Sur cet axe moteur 16, est fixé une came 46. Cette came entraîne dans son mouvement le marteau 10 par un support 14. Sur le marteau on retrouve un galet 38 pourvu d'une couronne rotative 44 qui permet de réduire l'usure de la came 46 qui glisse sur la couronne 44.
20 AUTRES POSSIBILIT~S DE RÉALISATION
Il est prévu que le collet entourant l~excentrique soit pourvu : d'un coulisseau 64 avec vis 66 pour positionner les marteaux l'un par rapport à l'autre dans un cycle. De plus en changeant l~excentricité on peut varier la force de frappe de façon 25 individuelle pour chaque marteau. En modifiant l'excentricité on peut déterminer précisément le moment où le marteau sera relâché et donc la force que celui-ci transmettra à la tige de martelage. Il suffit pour cela de placer le centre du coussinet excentrique à
180 de l'angle auquel on désire voir relâcher le marteau.

~ - 208751 8 I1 est aussi prévu de moduler le relâchement de l'ensemble du système de nettoyage de façon à ce qu'un assemblage de marteaux provoque une onde de choc se déplaçant d'une extrémité à l'autre des tubes en serpentin.
D' autres réalisations sont possibles et limitées seulement par l'étendue des revendications qui suivent:

.. ~,

Claims (5)

1. Un dispositif de martelage pour un assemblage de tiges disposées horizontalement, chaque tige étant pourvue d'une face de frappe verticale, ledit dispositif comprenant:
- un arbre horizontal (36) disposé perpendiculairement par rapport auxdites tiges et rotatif autour d'un premier axe et comprenant des moyens moteurs pour faire tourner l'arbre;
- une série de marteaux montés libres sur ledit arbre pour rotation dans un plan vertical autour d'un second axe excentrique par rapport audit premier axe dudit arbre, lesdits marteaux étant capables de déplacement entre une première position de repos dans un point mort bas et une deuxième position d'énergie maximale dans un point mort haut, lesdits marteaux quant ils sont en position de repos prenant une position verticale, suspendus audit arbre, chaque marteau comprenant:
une tête comprenant une surface de frappe et un bras d'attachement;
une butée fixée audit bras d'attachement et installée parallèlelement à ladite surface de frappe;
des moyens de came fixés audit arbre et rotatifs autour dudit arbre pour soulever lesdits marteaux dans une première direction autour de l'axe dudit arbre jusqu'à une position inférieure à un demi-tour à partir de ladite face de ladite tige, lesdits moyens de came relâchant lesdits marteaux et causant leur chute par gravité dans une deuxième direction opposée.
2. Un dispositif tel que défini dans la revendication 1 dont les moyens de came comprennent une came adaptée audit arbre pour engager ladite butée, ladite came entraînant ladite butée excentriquement et libérant ledit marteau quand ladite butée a atteint une certaine position sur ladite came en rotation.
3. Un dispositif tel que défini dans la revendication 1 dont la butée dispose d'une face périphérique rotative.
4. Un dispositif tel que défini dans la revendication 1 dans lequel le secteur spécifique d'utilisation dudit marteau se situe entre 100 et 130 degrés par rapport à ladite position de repos.
5. Un dispositif tel que défini dans la revendication 1 dans lequel la face de frappe d'un marteau définit une forme de came telle qu'un point de frappe sur la came coïncide avec l'axe de frappe horizontal de ladite tige dans une gamme de positions du marteau variant entre -2° et +8°.
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